Adsorption und Reduktion von Stickoxid an Platinoberflächen

Pirug, Gerhard

Book/Report

FZJ-2018-01235

Adsorption und Reduktion von Stickoxid an Platinoberflächen

Pirug, G. (Corresponding author)FZJ*

1978
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Jülich : Kernforschungsanlage Jülich, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 1559, 98 p. (1978)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/17400

Report No.: Juel-1559

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wurde die Adsorption von NO hinsichtlich ihrer Strukturempfindlichkeit auf Pt(100)-Oberflächen untersucht. Die Experimente wurden an einer glatten Pt(100)- und einer gestuften Pt [4 (100) x (111)] -Oberfläche durchgeführt. Auf beiden Kristallen wurde der Einfluß der Rekonstruktion der Oberflächenauf die NO-Adsorption analysiert. Die Ergebnisse zeigten, daß sich die NO-Adsorption in drei charakteristische Prozesse unterteilen läßt: a) die molekulare Adsorption von NO im Temperaturbereich unterhalb 400 K, b) die Dissoziation von molekular adsorbiertem NO beim Erwärmen auf Temperaturen oberhalb 400 K, c) die dissoziative Adsorption von NO direkt aus der Gasphase bei Temperaturen oberhalb 420 K. Der chemische Bindungszustand wurde durch vergleichende UPS-, XPS-, ELS- und AES-Untersuchungen bestimmt. Bei der molekularen Adsorption wurden bei Raumtemperatur bezüglich des Anfangshaftkoeffizienten und der Sättigungsbelegung keine Strukturabhängigkeiten gefunden. Unabhängig von der Rekonstruktion der Oberfläche und unbeeinflußtvon den Stufen wurden gleich große, relativ hohe Anfangshaftkoeffizienten von 0.6 für die Pt(100)-5x20, Pt(100)- 1x1 und Pt[4(100)x(111)] -5x20 bzw. 0.8 für die Pt[4(100)x(111)]-1x1 Oberfläche bestimmt. Für die Sättigungsbelegung ergab sich für alle untersuchten Flächen ein Wert von 0.38. LEED-Untersuchungen zeigten, daß die Rekonstruktion der 5x20 Flächen durch die NO-Adsorption aufgehoben wird. Dabei ist der Ordnungsgrad der Adsorbatphase auf den 1x1 Flächen größer als auf den 5x20 Flächen, was nach den ELS-Messungen durch die Besetzung eines zusätzlichen Adsorptionsplatzes verursacht wird. Weiter wirken sich die Stufen behindernd auf die Ausbildung einer geordneten NO-Uberstruktur aus. Auf der Basis der LEED-Untersuchungen und gestützt durch ELS-Messungen wurde als Strukturmodell eine c(4x2) Struktur vorgeschlagen, deren Gitterpunkte mit einer Basis aus zwei Molekülen besetzt sind. Aus XPS-Messungen der Rumpfniveaus für adsorbiertes NO und aus der Analyse der ELS-Spektren ergab sich der Nachweis, daß NO nicht in einer linearen, sondern in einer geknickten Konfiguration auf Pt(100)-Flächen adsorbiert. Es wurde weiter gezeigt, daß die Dissoziation von molekular adsorbiertem NO nicht von der Struktur der untersuchten Fläche abhängt. Durch Austrittsarbeitsmessungen wurde für den Beginn der Dissoziation eine Temperatur von 400 K bestimmt. Eine Strukturempfindlichkeit wurde nur für die dissoziative NO-Adsorption beobachtet, die bei Temperaturen über 420 K nur auf den nichtrekonstruierten 1x1 Flächen auftritt. (Vgl. Tabelle 111) Weiter wurde gezeigt, daß sich die NO+H$_{2}$-Reaktion an einer polykristallinen Pt-Folie unter UHV-Bedingungen untersuchen läßt. Dazu wurde zunächst das Adsorptionsverhalten von NO untersucht. Wie für die Einkristallflächen ergab sich hier, daß NO bei Raumtemperatur molekular adsorbiert und beim anschließenden Erwärmen dissoziiert. Außerdem kann die Adsorption wie bei den nichtrekonstruierten 1x1 Flächen bei Temperaturen über 420 K dissoziativ erfolgen. Auf der Basis dieser Adsorptionsuntersuchungen wurde ein Reaktionsmodell für die NO+H$_{2}$-Reaktion entwickelt. Dabei kann die NO-Dissoziation als der grundlegende Schritt betrachtet werden. Weiter wurde gezeigt, daß die Ergebnisse,die hier unter UHV-Bedingungen gewonnen worden sind, gut mit den Daten übereinstimmen, die sich unter für die technische Katalyse realistischen Bedingungen, also im Hochdruckbereich, bei 1 bar ergeben. In diesem Sinne können Adsorptionsuntersuchungen und Reaktionsmessungen unter UHV-Bedingungen zum Verständnis katalytischer Prozesse beitragen.

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